2018年秋第十二章第一讲光电效应波粒二象性 Word版含解析

第十二章近代物理初步
第一讲光电效应波粒二象性
课时跟踪练
A组基础巩固
1．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz 和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()
A．波长B．频率
C．能量D．动量
解析：根据爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－hν0，因为钙的ν0大，所以能量E km小，频率小，波长大，选项B、C错误，选项A正
确；根据物质波波长λ＝h
p，所以钙逸出的光电子动量小，选项D错
误．
答案：A
2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()
解析：随着温度的升高，黑体辐射的强度与波长有这样的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知应选A.
答案：A
3．(2017·广州一模)入射光照在金属表面上发生光电效应，若减弱入射光的强度，而保持频率不变，则()
A．有可能不发生光电效应
B．逸出的光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔明显增加解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知当入射光频率不变时，金属板仍能发生光电效应，故A项错误；根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知当入射光频率不变时，逸出电子的最大初动能不变，与入射光的强度无关，故B项错误；光的强弱影响的是单位时间内发出光子的数目，入射光强度减小，单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减小，故C项正确；光的强度影响的是单位时间内发出电子的数目，并不会影响从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔，故D项错误．
答案：C
4．(多选)(2018·威海模拟)光电效应实验中，下列表述正确的是()
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
解析：光电流的大小与光照时间无关，选项A错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，选项B错误；遏止电压U c满足eU c＝hν－hν0，从表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，选项C正确；只有当入射光的频率大于极
限频率，才会有光电子逸出，选项D正确．
答案：CD
5．(多选)(2018·哈尔滨模拟)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则()
A．图象甲表明光具有粒子性
B．图象乙表明光具有波动性
C．用紫外光观察不到类似的图象
D．实验表明光是一种概率波
解析：图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性．图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外光本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C错误．
答案：ABD
6．(多选)(2018·承德模拟)用a、b两种不同频率的光分别照射同
一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是()
A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小
B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电
C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的解析：增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，选项A错误；a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，选项B错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，选项C正确；氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n ＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的光子能量，选项D正确．
答案：CD
7．(2017·北京卷)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发生了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)() A．10－21 J B．10－18 J
C．10－15 J D．10－12 J
解析：光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18J，B 项正确．
答案：B
8.(2018·苏北名校联考)用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示，U c为遏止电压．已知电子电荷量为－e，普朗克常量为h，求：
(1)光电子的最大初动能E km ；
(2)该光电管发生光电效应的极限频率ν0.
解析：(1)E km ＝eU c .
(2)由光电效应方程有E km ＝h ν－W ，
其中W ＝hν0，
解得ν0＝ν－eU c h .
答案：(1)eU c (2)ν－eU c h
B 组 能力提升
9．(2018·郑州模拟)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电路中有光电流，则( )
A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流
B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流
C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大
D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生
解析：由题设条件，不能知道光电管阴极材料极限波长的确切值，只能知道其极限波长λ极>λ0.换用的波长λ1虽比λ0大，但因为λ极大小不确定，因而无法确定是否发生光电效应，故选项A错误；但若λ2<λ0，则一定能发生光电效应，故选项B正确；光电管两端电压在原来情况下，光电流是否达到最大(饱和)，题设条件并不清楚，因而增大电压，光电流是否增大也不能确定，故选项C错误；将电源极性接反后，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eU<E km，仍会有一定数量的光电子可达阳极而形成光电流，故选项D错误．
答案：B
10．(多选)(2018·运城模拟)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知()
A．该金属的截止频率为4.27×1014 Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5 eV
解析：由光电效应方程E k＝hν－W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确，B错误；图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；该金属的逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014J＝1.77 eV或W0＝hν－E k＝6.63×10－34×5.5×1014J－0.5 eV＝1.78 eV，选项D错误．
答案：AC
11.(2018·长春模拟)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管
在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出()
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析：由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为U c2，由爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W0及－eU c2＝0－E km可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，同一金属截止频率是相同的，选项A、C均错误；甲光频率小，则甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，选项D错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项B正确．
答案：B
12．(2018·苏州质检)德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都
有一种波与它对应，波长是λ＝h p
，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍．
(1)求电子的动量大小；
(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J ·s ，加速电压的计算结果取一位有效数字．
解析：(1)由λ＝h p ，
得p ＝h λ＝ 6.6×10－34
10－4×440×10－9
kg ·m/s ＝1.5×10－23kg ·m/s.
(2)eU ＝E k ＝p 22m
，又λ＝h p ， 联立解得U ＝h 22em λ2， 代入数据，解得U ＝8×102V .
答案：(1)1.5×10－23 kg ·m/s
(2)U ＝h 22em λ2 8×102 V。